隧道工程简答题

第0章 绪论

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1.交通隧道的隧道主要功能?

交通隧道又分铁路隧道,公路隧道,工程地下铁道,简答水底隧道,隧道航运隧道,工程人行地道,简答它们的隧道作用是提供运输的孔道,其主要功能有:①克服高程障碍。工程②裁弯取直,简答缩短线路。隧道③避开不良地质地段。工程④避开其他重要建筑或工程等。简答

2.工程隧道的隧道特点?

优点:①缩短线路长度,减少能耗。工程②节约地皮。简答③有利于环境保护。④应用范围广泛。缺点:①造价较高。②施工期限长。③施工作业环境和条件较差。

3.隧道:一种修建在地下,两端有出入口,供车辆、行人、水流及管线等通过的工程建筑物。

4.隧道洞口位置选择的总原则与目的?

①总原则:早进洞、晚出洞。

②目的:确保施工、运营的安全。

5.隧道纵坡的型式、适用条件、限制坡度?

①纵坡型式:人字坡和单面坡;

②适用条件:人字坡常出现在越岭隧道、长大隧道中,单面坡多用于线路的紧坡地段或是展线地区及河谷隧道中,以利争取高程;

③限制坡度:隧道内最大限制坡度——铁路≥3‰,公路不大于3%,不小于0.3%。

第二章

1、确定隧道建筑限界需要考虑哪些因素?

A.铁路隧道:各种型号的机车和车辆在横断面尺寸上的最大的需要、列车装在货物的不同情况;

B.公路隧道:行车道宽度(W)、路缘带(S)、侧向宽度(L)、人行道(R)或检修道(J) 、当设置人行道时含余宽(C)、道数

2、比较铁路隧道与公路隧道在建筑限界与曲线加宽等方面的异同?

相同点:车辆在曲线上行驶时,均是由于车辆内情和偏移,导致车辆通过所需要的面积增大,为了车辆正常通过,而需要对建筑限界,和曲线进行加宽、

不同点:铁路隧道的建筑限界是固定统一的,而公路的隧道的建筑限界则取决于公路等级,地形车道数等条件,公路隧道的附属设施要求较高,每座隧道均会因交通量的不同而有不同的要求

3、比较铁路隧道与公路隧道衬砌断面,思考有哪些因素会影响到断面形状?

隧道内轮廓线必须满足建筑限界净空的要求,结构的任何部位都不应该侵入限界以内要考虑附属设施的富余量,

采用施工方法要确保断面形状与尺寸有利于隧道稳定

从经济观点出发,保证土石开挖量和圬工量最省

结构的轴线符合荷载作用下的所决定的压力线,充分利用材料的抗压性能,

另外还要考虑围岩等级,地质条件地下水,覆盖层厚度,车辆型号车道数等等

4.隧道净空:隧道衬砌内轮廓所包含的空间。

隧道建筑限界:衬砌内缘不能侵入的轮廓线。

5.曲线隧道加宽原因:当列车在曲线上行驶时,由于车体内倾和平移,使得所需面积有所增加,为了保证列车在曲线隧道中安全通行,曲线段的净空必须加大。

6.衬砌断面设计步骤:1)确定隧道类型,选定建筑限界。2)根据围岩类型拟定截面形状和厚度。3)确定对应的断面几何参数。4)作出评估。

6.对于拼装式衬砌,可以采取哪些措施改善其防水性能?

增大管片面积以及尺寸精度,尽量减少接缝处的误差,减少接缝数量,在预制管片上增加 膨胀性止水带,使其遇水膨胀,减少水的渗漏,增加其防水性能,通过排水堵水,使得地下水尽量远离隧道,增加隧道防水性能,若有足够的资金还可以在管片周围是做防水性较好的二次衬砌混凝土,增加隧道的防水性能。

7.隧道洞门的结构类型,适用范围及特点?

洞口环框式洞门 适用范围:适用于Ⅵ类或Ⅰ级围岩,地形陡峻而又无排水要求

特点:不承载,加固洞口 减少雨后洞口滴水,简单装饰

端墙式洞门 适用范围:适于地形开阔,岩质基本稳定的Ⅰ ~ Ⅲ级围岩。

特点:能有效抵抗山体纵向推力。

翼墙式洞门 适用范围:适用于山体纵向推力较大,洞口地质较差的Ⅳ级及以下的围岩。

特点:翼墙与端墙共同作用,以抵抗山体纵向推力。增加洞门的抗滑动和抗倾覆能力。

柱式洞门 适用范围:适用于地形较陡,地质条件较差,仰坡可能下滑,而又受地形或地质条件限制,不能设置翼墙时。

特点:可以在端墙中部设置两个断面较大的柱墩,以增加端墙的稳定性。

台阶式洞门 适用范围:适于傍山侧坡地区,洞门一侧边坡较高时

特点:减小仰坡高度及外露坡长,减少开挖量。有一定美化作用。

斜交洞门 适用范围:线路方向与地形等高线斜交时。

特点:将洞门做成与地形等高线一致,使洞门左右可以仍保持近似对称,但衬砌洞口段和洞门相对于线路呈斜交形式。

削竹式洞门 适用范围:适用于洞口段有较长的明洞衬砌,由于洞门背后一定范围内是以回填土为主,山体的推滑力不大;地形相对比较对称和不太陡峻。

特点:1.洞口边仰坡开挖量少 2.减少对植被的破坏和有利于保护环境 3.适用各种围岩类别

8.洞身衬砌结构类型:整体式混凝土衬砌,拼装式衬砌,喷锚支护,复合式衬砌,连拱衬砌。

第三章

1.避车洞应如何设置,需注意避开那些位置? 碎石道床每侧每隔300m布置一个,整体道床每侧每隔420m布置一个

隧道长度在300~400m时,在隧道中间布置一个

单线隧道每侧每隔60m布置一个小避车洞,双线隧道每侧每隔30m布置一个小避车洞

隧道内大、小避车洞应交错设置于两侧边墙内,大避车洞之间设小避车洞

不得将避车洞设于衬砌断面变化处、不同衬砌类型衔接处或变形缝处

铁路隧道附属设施:避车洞、电力及通讯设施、通风设施。

公路:通风设施、照明设施、安全、应急、电力及通讯、防排水设施。

2、铁道隧道主要采取哪几种通风方式,为什么?

自然通风

机械通风:铁路隧道机械通风一般采用纵向式通风。

纵向式通风具体方式:洞口风道式通风,喷嘴式通风,射流式通风,竖井、斜井式通风

3、公路隧道通风方式主要有哪些类型,其一般适用条件是什么?

答:自然通风、机械通风

机械通风: a:纵向式(射流式、风道式和喷嘴式、竖井排风)

b:半横向式(送风式、吸风式)c:全横向式d:混合式

适用条件:

纵向射流式:双向交通时可用于长度1km以下隧道。 单向交通时可用于2km左右的隧道

水底隧道— 全横向式通风 城市隧道— 全横向式和半横向式

山岭隧道— 纵向式通风和半横向式

4为什么公路隧道要设置不同的照明亮度段?它们各自的作用是什么?

a:在洞口前,从注视点到适应点之间的一段道路,在照明上称为接近段。

b:指进入隧道洞口的第一段,如设置了遮阳棚等光过渡建筑,则其入口为该段的开始点(入口段)。使司机的视力开始适应隧道内的照明光线,

c:过渡段,介于入口段和中间段之间的区段。其任务是解决从入口段的高亮度到中间段的低亮度之间的的剧烈变化给司机造成的不适应现象,使之能有充分的适应时间。

d:中间段也称基本短,此时司机已适应洞内光线。中间段的基本任务就是保证行车照明;

e:出口段,单向交通隧道中,应设置出口段照明,以便缓和白洞效应带来的不利影响。双向交通隧道中,无出口段照明。

5我国隧道工程的治水原则是什么?

隧道防排水应遵循“防、排、截、堵相结合,因地制宜,综合治理”的原则。

6隧道工程治水措施主要有哪些?

防:采用防水混凝土使衬砌本身达到一定的抗渗强度,采用止水带封闭衬砌变形缝,设置防水层等。

排:采用弹塑软式透水管、打孔波纹管等暗管在衬砌与围岩之间组成纵横交错的排水管网,然后将水经由暗管引入隧道内,再从洞内水沟排走。

截:在洞口边、仰坡开挖线5m以外,设置排水沟,并加以铺砌,将地表水拦截在边、仰坡范围之外;或对洞顶地表的陷穴、深坑加以回填,对裂缝进行堵塞。

堵:普遍采用的方法是压浆,还可以采用压浆分段堵水,使地下水集中在一处或几处后再引入隧道内排出。

第四章

1试说明影响围岩稳定性的主要因素有哪些?在进行围岩分类时主要考虑什么因素?我国交通隧道围岩分类对这些因素是如何处理的?

答:影响围岩稳定性的因素

⑴地质因素 ⑴ 岩体结构特征 ⑵ 结构面性质和空间的组合 ⑶ 岩石的力学性质 ⑷ 地下水的影响 ⑸ 围岩的初始应力状态

⑵人为因素 ⑴ 隧道形状和尺寸 ⑵ 支护结构类型 ⑶ 施工方法

2.公路铁路在进行围岩分类时主要考虑4种因素

①岩石坚硬程度②围岩完整状态③地下水④围岩初始地应力

围岩工程性质:物理性质,水理性质,力学性质。

围岩压力分类:松动压力,形变压力,膨胀压力、冲击压力

3.岩体的形变特性(1)受压变形:压密阶段、弹性阶段、塑性阶段、破裂和破坏阶段。

(2)剪切变形

4.围岩初始压力:隧道开挖前未扰动的岩体压力状态。等于自重应力+构造应力。

影响围岩压力的因素:(1)地质因素:原始应力状态、岩石力学性质、岩体结构面。(2)工程因素:施工方法、支护设置时间、支护本身刚度、坑道形状。

第五章

1.隧道结构的受力特点?隧道结构体系的概念?

受力特点:1、隧道工程是在自然状态下的岩土地质中开挖的,隧道周边围岩的地质环境对隧道支护结构的计算起着决定性作用。2、隧道支护结构周围的围岩不仅对支护结构产生荷载,同时它本身又是一种承载体,隧道开挖后的围岩压力是由围岩本身和支护结构共同来承载的。3、作用在支护结构上的荷载受到施工方法和施工时间的影响4、与地面结构不同,隧道工程支护结构安全与否,既要考虑到支护结构能否承载,又要考虑围岩是否失稳。

隧道结构体系概念:是埋置于地层中的结构物,它的受力变形于围岩密切相关,支护结构于围岩作为一个统一的受力体相互约束,共同作用。

2.什么是结构力学模型?什么是岩体力学模型

荷载结构模型:以支护结构作为承载主体,围岩对支护结构的变形起约束作用的计算模型,它认为围岩对支护结构的作用只产生作用在结构上的荷载(包括主动的围岩压力和被动的围岩弹性抗力)

岩体力学模型:以围岩为承载主体,支护结构限制围岩向隧道内变形的计算模型,建立“围岩—支护”力学体系。适用于喷锚支护。

3。岩体力学模型求解方法:解析法,数值法、特征曲线法、剪切滑移破坏法。

4.衬砌截面强度检算目前有几种方法?

1.破损阶段法2.概率极限状态法

5.洞门如何检算?

洞门具体计算内容包括:墙身偏心及强度,绕墙趾的抗倾覆性,沿基底滑动的稳定性以及基底应力检算,洞门端墙及挡(翼)墙计算结果应满足要求。

第六章

隧道施工方法:明挖法、掘进机法、盾构法、沉管法、顶进法。

1.新奥法的施工方法有?它们各自的特点及适用条件?

1)全断面法其优点是:工序少,相互干扰少,便于组织施工和管理;工作空间大,便于开展大型机械化施工;开挖一次成型,对围岩的扰动次数少,有利于围岩的稳定;施工进度快,这是矿山法中进度最快的方法。

2)台阶法,分为:①长台阶法,②短台阶法,③超短台阶法。其共同特点是初期支护能尽快闭合。长台阶法适用范围较全断面法广泛,当全断面缺乏大型机械,或者短隧道施工调用大型机械不划算时,都可以考虑改用长台阶法。

3)分部开挖法:环形开挖留核心土法主要优点:①开挖工作面稳定性较好。②施工安全性好。③施工速度可加快。适用于一般土质或易坍塌的软弱围岩。

单侧壁导坑法主要优点是明显地提高了围岩的稳定性,缺点是提高工程的造价。适用于断面跨度大,地表沉陷难于控制的软弱松散围岩。

双侧壁导坑法特点是施工安全,但进度慢,成本高。适用于在软弱围岩中,当隧道跨度更大,或因环境要求,对地表沉陷需严格控制时。

2.与传统矿山法比,新奥法有什么优势?

新奥法与传统矿山法相比,能节省大量木材外,还能及时施作,因而能有效的控制围岩变形,并充分发挥围岩的承载能力。

强调闭合支护使得新奥法更符合岩体力学的原则,有利于稳定围岩;

控制爆破比常规爆破要优越,新奥法的分块在同样的条件下都要少于传统的矿山法,这是因为采用了喷锚支护。

因为没有了矿山法中纵横交错的密布的木支撑,使得新奥法施工的工作空间大为阔展。

3.洞口段施工方法:

(1)全断面法进洞,适用于二级以上围岩,地层条件良好(2)台阶法进洞。

4.什么是辅助施工措施?具体有哪些?哪些属于预加固?哪些属于预支护?

在钻爆法施工过程中,隧道随时可能会遇到开挖工作面不能自稳,,或地表沉陷过大的情况,为了确保隧道工程顺利进行和施工安全,必须采取一定的工程措施对地层进行支护或预加固。称之为辅助施工措施。具体分为预加固和预支护。

预支护措施有:预留核心土,喷射混凝土封闭开挖工作面、超前锚杆、管棚、临时仰拱封底。

预加固措施有:预注浆加固地层、地表锚喷预加固。

超前小导管注浆有双重作用,外插角控制在10°~15°。

第七章

1.炸药的性能:(1)敏感度:炸药在外界起爆能的作用下发生爆炸反应的难易程度。(2)爆速:炸药爆炸是爆轰在炸药内部的传播速度。(3)爆力:炸药爆炸时对周围介质做功的能力。

2.常用的爆破方法是传统炮眼爆破。(掏槽爆破技术,炮眼参数确定及炮眼布置、装药起爆)。

3.炮眼的种类:(1)掏槽眼(2)辅助眼(3)周边眼

掏槽眼形式:斜眼掏槽(垂直楔形掏槽、锥形掏槽),直眼掏槽

4.隧道控制爆破:光面爆破,预裂爆破。

光面爆破特点尽可能维持围岩原有完整性和稳定性。主要参数:周边眼的间距,光面爆破层的厚度,周边炮眼密集系数和装药集中度。

分区起爆顺序:掏槽眼—辅助眼—周边眼—底板眼。

预裂爆破:分区爆破顺序:周边眼—掏槽眼—辅助眼—底板眼。

5.产生超挖的原因:(1)围岩层理与节理(2)测量放样误差(3)炮眼开挖位置的准确性

(4)凿岩机体构造的影响。(5)爆破方法与参数。

6.隧道防排水措施有哪些?

1. 盲沟 2.泄水孔 3.排水沟

第八章 隧道施工的辅助导坑

1.辅助坑道形式:横洞,平行导坑,斜井和竖井。

第九章 新奥法

1.新奥法基本概念:用薄层支护手段来保持围岩强度,控制围岩变形,以发挥围岩的自承载能力,并通过施工监控量测来知道隧道工程的设计与施工。

爆围岩看作是支护的重要组成部分,通过监控量测,有控制的调节围岩的变形,最大限度的利用围岩自承能力,是新奥法的核心。

基本原则:少扰动,早支护,勤测量,紧封闭。

混凝土喷射方式:干喷,潮喷,湿喷。

锚杆的支护效应:悬吊效应、组合梁效应、加固效应。

锚杆种类:机械式锚杆、粘结式锚杆、自进式中空注浆锚杆

锚杆布置:局部布置、系统布置。

2.新奥法监控量测的目的

(1)为设计和修正支护结构形式和参数提供依据。

(2)正确选择开挖方法和支护施作时间

(3)为隧道施工和长期使用提供安全信息

(4)是研究新奥法力学机理和设计理论的重要途径

第十一章

1.影响瞬变压力变化的各种因素:列车的速度,列车的横断面积,列车的长度,列车头部形状,隧道的横断面积,隧道长度。

2.微气压波:列车突入隧道是形成的压缩波,在隧道内传播到达出口时向外放射脉冲状的压力波。因素:列车速度,列车横断面积,列车长度,隧道长度。

3.减少隧道空气动力效应的对策:(1)扩大隧道断面和减小阻塞比。(2)设置洞口缓冲结构。

(3)设置通风竖井。(4)修剪平行辅助隧道 (5)其他措施。

论述题

一、论述影响围岩稳定性因素

答:自然因素方面(地质)

1)岩体结构特征。。

2)结构面性质和空间的组合。

3)岩石的力学性质。

4)围岩的初始应力场。

5)地下水状况。

四、荷载结构法和地层结构法的区别:

荷载结构法。以松弛和在理论为基础,认为:围岩虽具有一定得承载能力,但极可能应为松弛的发展而导致失稳,结果是对支护结构发生荷载作用,因此该模型以支护结构作为承载主体和分析对象。以结构力学的方法计算,作用1、围岩压力2、围岩弹性抗力,围岩自身的承载力则间接考虑。适用于,过分松弛、坍塌的围岩。

地层结构法。以岩承理论为基础,认为围岩的承载能力不仅要尽可能利用,还应当保护和增强,以围岩为承载的主体,并视支护结构与围岩为一体,同为承载结构和计算分析的对象,采用岩体力学的方法和数值计算,围岩体现为形变压力,支护结构则约束围岩变形,适用于具有自稳和承载力的围岩。

五、新奥法的理论要点

核心思想:充分保护和利用围岩的自稳能力。

开挖时尽量减少扰动和破坏原始应力状态,提高围岩自稳能力。而在隧道的整个支护体系中,围岩本身是主要的承载单元,因此要充分保护和利用自稳能力。

实现方法:通过围岩和支护结构的适度可控变形来实现。即既允许又限制围岩变形,既充分发挥围岩强度,又要避免过度变形导致承载能力的降低和丧失。

技术手段:锚喷柔性支护;监控量测;动态设计施工。初期支护应尽量做成柔性的,因此常用锚喷支护,一方面与围岩紧密接触共同变形和承载,另一方面也抑制过度的早期变形。

实现目标:合理的结构刚度;合适的施做时机。洞石开挖后,支护很快,刚度又大,是围岩没有充分发挥强度,主要是支护提供大部分支护力,很不经济。但支护过晚围岩会超过容许变形,丧失稳定性和强度,出现松弛,散落、坍塌不仅不安全也不经济。

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